Fructose?
Hi, kann mir jemand sagen, wieso Fructose aufgrund der Kettenform/Ringform die Keto-Enol-Tautomerie machen kann und dann zum Glucsoe wird? Die Ketogruppe wird ja in eine Aldehyd gruppe umgewandelt.. aber wieso klappt das genau?
2 Antworten
Moin,
das geht so:
Im Grunde verlagert sich in der Fructose zunächst ein Proton (H+) von der endständigen –CH2–OH-Gruppe (siehe Bild oben links, blaues H) auf den Carbonyl-Sauerstoff. Dabei klappt die ehemalige Bindung zum Wasserstoffatom zwischen die Kohlenstoffatome 1 und 2. Es entsteht ein Endiol (Bild oben, Mitte).
Das Endiol heißt so, weil es einerseits eine C=C-Doppelbindung gibt (-en!) und andererseits die beiden betroffenen C-Atome jedes eine alkoholische Hydroxygruppe tragen (diol!).
Das Endiol kann nun wieder ein Proton und die Doppelbindung verlagern, wobei diesmal aber die Doppelbindung zu dem endständigen Sauerstoff der Hydroxygruppe umschlägt, wodurch eine neue Carbonylgruppe entsteht, und der Wasserstoff dieser Hydroxygruppe (siehe Bild oben, das grüne H) als Proton an C2 verschoben wird. Dann entsteht Glucose.
Eine Tautomerie ist also nichts anderes als die Verlagerung eines Protons und einer Doppelbindung.
In der Keto-Endiol-Aldo-Tautomerie wird jeweils reversibel aus einer Ketogruppe über ein Endiol eine Aldehydgruppe (oder umgekehrt).
Wenn du das noch genauer wissen willst, dann musst du wissen, dass diese Verlagerungen besser funktionieren, wenn das ganze zum Beispiel in einer alkalischen Lösung abläuft. Und das geht dann so:
Das Hydroxid-Anion (OH–) schnappt sich ein Proton (blaues H) von der endständigen –CH2–OH-Gruppe und wird zu Wasser. Dabei entsteht ein Carbanion.
Das Carbanion verlagert sein freies Elektronenpaar zum Kohlenstoff C2. Es entsteht eine C=C-Doppelbindung. Außerdem wird gleichzeitig eine der Doppelbindungen zum elektronenliebenden Carbonyl-Sauerstoff hin verschoben. Es entsteht ein Enolat-Ion (siehe Bild oben, zweites Molekül von links).
Das Ding ist ein Enolat-Ion, weil es eine C=C-Doppelbindung hat (-en!) sowie eine dehydrierte Hydroxid-Gruppe (quasi eine alkoholische Hydroxygruppe ohne Wasserstoff; das ist eine Alkoholat-Gruppe). Die Alkoholatgruppe befindet sich an C2.
Da der negativ geladene Sauerstoff im Enolat-Ion die stärkere Base als Wasser ist, gibt ein Wassermolekül ein Proton an den Enolat-Sauerstoff ab. Es entstehen ein Endiol und das Hydroxid-Anion der alkalischen Lösung wird zurückgebildet.
Das Endiol ist aber thermodynamisch das instabilere Molekül. Deshalb geht das Ganze noch weiter.
Ein weiteres Mal deprotoniert ein Hydroxid-Anion die endständige Hydroxygruppe. Es entsteht erneut ein Enolat-Ion (diesmal aber am Anfang der Kette, an C1).
Das Enolat-Sauerstoffion bildet eine Doppelbindung zum C1-Kohlenstoff aus, so dass an C2 wieder ein Carbanion entsteht.
Und das Carbanion wird dann wieder von einem Wassermolekül protoniert, wodurch einerseits Glucose entsteht, andererseits das Hydroxid-Anion regeneriert wird.
Somit wird unter der Katalyse von Hydroxid-Anionen Fructose durch zwei Tautomerien in Glucose umgewandelt (oder umgekehrt).
Alles klar?
LG von der Waterkant
Hier mal eine einfache Erklärung
(natürlich muss unten glucose hin, hatte vergessen das in ChemDraw zu editieren)
